本文關(guān)鍵詞：臨渙礦區(qū)立井井壁腐蝕機(jī)理與結(jié)構(gòu)可靠性研究

  更多相關(guān)文章： 井璧 腐蝕機(jī)理分析 可靠度評(píng)價(jià) 服役壽命

【摘要】：臨渙礦區(qū)的地下水中,普遍含有高濃度的S042-和Ca2+離子。該礦區(qū)部分立井的基巖段,有大量腐蝕性水流淌的部位腐蝕程度較輕,而有少量滲水的部位卻腐蝕嚴(yán)重。以童亭副井為例,對(duì)這種腐蝕現(xiàn)象的機(jī)理進(jìn)行研究后,建立了一種基于室內(nèi)加速腐蝕試驗(yàn)的,對(duì)腐蝕井壁進(jìn)行可靠性評(píng)價(jià)和剩余壽命預(yù)測(cè)的方法。使用超聲平測(cè)法和混凝土回彈法,對(duì)童亭副井典型部位的腐蝕程度進(jìn)行評(píng)價(jià)后,通過(guò)腐蝕性水的離子成分分析和腐蝕產(chǎn)物、過(guò)水面井壁及其附著致密層的物相分析,對(duì)井壁腐蝕機(jī)理進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：腐蝕性水中的CaSO4已經(jīng)飽和,當(dāng)這種腐蝕性水在井壁表面流淌時(shí),CaSO4結(jié)晶形成的致密層,有效減少了混凝土與腐蝕性水的接觸,延緩了腐蝕性水中S042-對(duì)井壁的腐蝕；當(dāng)腐蝕性水從澆筑縫流出時(shí),由于滲水量小且蒸發(fā)作用大,CaSO4在澆筑縫內(nèi)結(jié)晶膨脹,促進(jìn)了硫酸鹽腐蝕的發(fā)生。腐蝕發(fā)生后,井壁結(jié)構(gòu)是否安全以及還能服役多久,是最令人關(guān)心的問(wèn)題,這顯然與其強(qiáng)度相關(guān)。目前腐蝕結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度的時(shí)間預(yù)測(cè),多基于加速腐蝕試驗(yàn),需要解決加速腐蝕試驗(yàn)的當(dāng)量加速關(guān)系,以及加速腐蝕試驗(yàn)中混凝土強(qiáng)度劣化規(guī)律這兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。為了解決這兩個(gè)問(wèn)題,分別進(jìn)行了三點(diǎn)彎曲梁和立方體試件的加速腐蝕試驗(yàn)。三點(diǎn)彎曲梁加速腐蝕的試驗(yàn)環(huán)境,包括三種濃度(清水、9%和15%)的浸泡腐蝕和一種濃度(15%)的干濕循環(huán)腐蝕。腐蝕試件的物相分析表明,這三種加速腐蝕環(huán)境下發(fā)生的硫酸鹽腐蝕反應(yīng)基本與井壁腐蝕相同,加速腐蝕對(duì)現(xiàn)場(chǎng)腐蝕具有代表性。使用GM(1,1)模型建立試件腐蝕厚度和彈性模量的時(shí)間函數(shù),將干濕循環(huán)腐蝕厚度的時(shí)間函數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)腐蝕深度的對(duì)比,得到干濕循環(huán)腐蝕的當(dāng)量加速關(guān)系。再結(jié)合15%浸泡與干濕循環(huán)彈性模量時(shí)間函數(shù)的相互對(duì)比,得到了15%浸泡腐蝕試驗(yàn)的當(dāng)量加速關(guān)系。立方體試件在進(jìn)行0、14和21MPa的加載后,分別放入清水和15%硫酸鹽溶液進(jìn)行浸泡腐蝕試驗(yàn)。利用不同腐蝕齡期時(shí)的單軸抗壓試驗(yàn),使用GM(1,1)模型建立了腐蝕試件軸心抗壓強(qiáng)度的時(shí)間函數(shù)。假設(shè)以抗壓強(qiáng)度與彈性模量為指標(biāo)的當(dāng)量加速關(guān)系相等,結(jié)合15%溶液浸泡腐蝕的當(dāng)量加速關(guān)系,建立起了井壁腐蝕段軸心抗壓強(qiáng)度的時(shí)間函數(shù)。以童亭副井四個(gè)腐蝕段為研究對(duì)象,以等比例降低材料參數(shù)的方式,使用FLAC3D對(duì)不同腐蝕程度井壁的應(yīng)力分布進(jìn)行了數(shù)值模擬。結(jié)果表明腐蝕段全部失效時(shí),井壁應(yīng)力的最大改變率也不超過(guò)10.2%,并且影響范圍有限。忽略腐蝕對(duì)井壁應(yīng)力分布影響后,結(jié)合井壁腐蝕段軸心抗壓強(qiáng)度的時(shí)間函數(shù)和圓形井壁的彈性力學(xué)解,建立了童亭副井結(jié)構(gòu)可靠度指標(biāo)的時(shí)間函數(shù)。若服役環(huán)境不發(fā)生改變,童亭副井的結(jié)構(gòu)失效概率達(dá)50%時(shí)的服役時(shí)間為47.3年,自2014年起還有22.3年,目前可不急于進(jìn)行加固。而如果在施工期,井壁經(jīng)歷了相當(dāng)于14MPa或21MPa的損傷,那么其結(jié)構(gòu)失效概率達(dá)50%時(shí)的服役時(shí)間將會(huì)分別降低至24.4和20.2年。當(dāng)?shù)叵滤泻蛩猁}等腐蝕介質(zhì)時(shí),應(yīng)當(dāng)特別注意施工節(jié)奏,避免早期受力對(duì)混凝土形成損傷,造成井壁服役壽命降低。
【關(guān)鍵詞】：井璧 腐蝕機(jī)理分析 可靠度評(píng)價(jià) 服役壽命
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD265.32
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 引言12-15
• 2 文獻(xiàn)綜述15-25
• 2.1 硫酸鹽作用對(duì)混凝土耐久性研究現(xiàn)狀15-19
• 2.1.1 地下混凝土耐久性研究現(xiàn)狀15-16
• 2.1.2 硫酸鹽腐蝕機(jī)理16-17
• 2.1.3 影響硫酸鹽侵蝕的因素17-19
• 2.2 灰色理論在混凝土領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀19-21
• 2.3 在役結(jié)構(gòu)可靠性研究現(xiàn)狀21-25
• 2.3.1 可靠性評(píng)價(jià)方法21-23
• 2.3.2 結(jié)構(gòu)剩余壽命的評(píng)價(jià)方法23-25
• 3 童亭副井腐蝕情況調(diào)查及腐蝕機(jī)理分析25-58
• 3.1 引言25-26
• 3.2 童亭副井概況26-29
• 3.2.1 地層與井筒概況27-29
• 3.2.2 水文概況29
• 3.3 童亭副井腐蝕程度評(píng)價(jià)29-43
• 3.3.1 檢測(cè)儀器及檢測(cè)依據(jù)30-31
• 3.3.2 檢測(cè)步驟及檢測(cè)數(shù)據(jù)的處理方法31-33
• 3.3.3 典型部位的腐蝕程度檢測(cè)33-43
• 3.4 井壁腐蝕因素調(diào)查與分析43-56
• 3.4.1 試驗(yàn)儀器43-45
• 3.4.2 地層和滲水化學(xué)成分分析45-49
• 3.4.3 腐蝕混凝土和致密層的成分分析49-55
• 3.4.4 井壁腐蝕因素分析55-56
• 3.5 小結(jié)56-58
• 4 加速腐蝕試驗(yàn)腐蝕機(jī)理及損傷規(guī)律分析58-86
• 4.1 引言58
• 4.2 硫酸鹽腐蝕環(huán)境下的加速試驗(yàn)58-65
• 4.2.1 加速腐蝕環(huán)境58-59
• 4.2.2 腐蝕溶液濃度59-61
• 4.2.3 試件尺寸的確定61-62
• 4.2.4 材料和配合比62-65
• 4.3 加速腐蝕試驗(yàn)的機(jī)理分析65-70
• 4.3.1 加速腐蝕試驗(yàn)的代表性分析65-67
• 4.3.2 腐蝕以外因素對(duì)混凝土性能的影響分析67-70
• 4.4 井壁混凝土性能的腐蝕劣化規(guī)律研究70-85
• 4.4.1 超聲性能的劣化規(guī)律70-75
• 4.4.2 失穩(wěn)韌度的劣化規(guī)律75-80
• 4.4.3 立方體抗壓強(qiáng)度的劣化規(guī)律80-83
• 4.4.4 彈性模量的劣化規(guī)律83-85
• 4.5 本章小結(jié)85-86
• 5 加速腐蝕試驗(yàn)與井壁腐蝕的時(shí)間關(guān)系86-102
• 5.1 引言86-87
• 5.2 干濕循環(huán)腐蝕與現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間關(guān)系87-91
• 5.2.1 腐蝕深度長(zhǎng)期值的時(shí)間函數(shù)87-90
• 5.2.2 干濕循環(huán)腐蝕試驗(yàn)的當(dāng)量加速關(guān)系90-91
• 5.3 浸泡腐蝕與現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間關(guān)系91-97
• 5.3.1 彈性模量長(zhǎng)期值的時(shí)間函數(shù)91-95
• 5.3.2 浸泡腐蝕試驗(yàn)的當(dāng)量加速關(guān)系95-97
• 5.4 井壁腐蝕段軸心抗壓強(qiáng)度的時(shí)間函數(shù)97-100
• 5.5 小結(jié)100-102
• 6 腐蝕井壁結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)價(jià)102-110
• 6.1 引言102
• 6.2 服役結(jié)構(gòu)可靠性的特點(diǎn)及計(jì)算方法102-104
• 6.2.1 服役結(jié)構(gòu)可靠性的特點(diǎn)102-103
• 6.2.2 結(jié)構(gòu)可靠性的計(jì)算方法103-104
• 6.3 井壁結(jié)構(gòu)可靠度的功能函數(shù)104-107
• 6.3.1 井壁抗力標(biāo)準(zhǔn)值的公式推導(dǎo)104-105
• 6.3.2 抗力和荷載的統(tǒng)計(jì)分析105-107
• 6.4 腐蝕井壁結(jié)構(gòu)可靠度指標(biāo)的時(shí)間函數(shù)107-109
• 6.5 小結(jié)109-110
• 7 童亭副井井壁整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與可靠度評(píng)價(jià)110-143
• 7.1 引言110
• 7.2 井壁的荷載作用分類及計(jì)算110-116
• 7.2.1 豎直附加力111-113
• 7.2.2 自重荷載113
• 7.2.3 永久地壓113-116
• 7.3 腐蝕井壁FLAC~(3D)模型的建立116-126
• 7.3.1 模型范圍及邊界條件116-117
• 7.3.2 材料參數(shù)117-121
• 7.3.3 應(yīng)力初始化121-126
• 7.4 腐蝕對(duì)井壁塑性區(qū)及應(yīng)力分布的影響分析126-134
• 7.4.1 腐蝕過(guò)程中井壁塑性區(qū)的變化規(guī)律126-128
• 7.4.2 腐蝕過(guò)程中井壁應(yīng)力分布的變化規(guī)律128-134
• 7.5 腐蝕井壁的結(jié)構(gòu)可靠度及剩余壽命評(píng)價(jià)134-142
• 7.5.1 童亭副井腐蝕段結(jié)構(gòu)可靠度指標(biāo)的時(shí)間函數(shù)135-137
• 7.5.2 童亭副井的結(jié)構(gòu)可靠度評(píng)價(jià)和剩余壽命預(yù)測(cè)137-140
• 7.5.3 初始損傷對(duì)腐蝕井壁服役壽命的影響分析140-142
• 7.6 小結(jié)142-143
• 8 結(jié)論與展望143-145
• 8.1 主要結(jié)論143
• 8.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)143-144
• 8.3 研究展望144-145
• 參考文獻(xiàn)145-156
• 作者簡(jiǎn)歷及在學(xué)研究成果156-159
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集159

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王立琛;王明恕;鐘永權(quán);林乃旭;;井壁結(jié)構(gòu)模擬試驗(yàn)研究報(bào)告[J];制冷學(xué)報(bào);1982年01期

2 迪特馬·貝克曼,迪特馬·加特尼,約享·克萊因,吳建議;滑動(dòng)井壁的應(yīng)力和穩(wěn)定計(jì)算[J];煤礦設(shè)計(jì);1989年07期

3 崔廣心;程錫祿;;徐淮地區(qū)井壁破壞原因的初步研究[J];煤炭科學(xué)技術(shù);1991年08期

4 O賜蜢，

本文編號(hào)：854317